Stratégie nationale de recherche

Stratégie nationale de recherche

FR ANCE EUROPE 2020

Prévue par la loi pour l’enseignement supérieur et la recherche du 22 juillet 2013, la stratégie nationale de recherche (SNR) répond aux demandes exprimées lors des Assises de l’enseignement supérieur et de la recherche. L’objectif d’une telle stratégie, à l’instar des démarches engagées par la plupart de nos partenaires internationaux, est d’assurer notre place parmi les premières puissances de recherche mondiale et de mobiliser les énergies sur les défi s scientifi ques, technologiques, environnementaux et sociétaux du xxie siècle.

La SNR a bénéfi cié des contributions de la communauté scienti fi que et universitaire, largement consul- tée, des cinq alliances nationales de recherche et du CNRS, des partenaires sociaux et économiques, des pôles de compétitivité, des représentants du monde associatif, des administrations, agences publiques et collectivités territoriales concernées et de la société civile grâce à une consultation publique.

L’avancement des travaux de concertation et les priorités qui s’en sont dégagées ont été présentés, étape par étape, au Conseil stratégique de la recherche installé par le Premier ministre en décembre 2013. Composé de 26 personnalités de haut niveau issues du monde scientifi que et socio-économique, ce conseil scientifi que placé auprès du gouvernement a salué l’important travail mené par l’ensemble des contributeurs. Il a apporté des éléments de réfl exion complémentaires ou alternatifs sur certaines propositions, et proposé au gouvernement des éléments d’évaluation d’impacts de la SNR.

La présente stratégie nationale de recherche « France Europe 2020 » est le résultat de ces travaux et de la prise en compte des recommandations du Conseil stratégique de la recherche. Elle fi xe les orientations prioritaires de recherche de notre pays pour répondre à dix défi s sociétaux, identifi és en cohérence avec le nouveau programme de l’Union européenne pour la recherche et l’innovation Horizon 2020, et défi nit des programmes d’actions sur cinq enjeux thématiques nécessitant des actions coordonnées allant au-delà des orientations prioritaires de recherche. L’association de l’ensemble des ministères assure l’articulation de la SNR avec les diff érentes stratégies nationales ayant un impact sur les grandes orientations de la recherche scientifi que (stratégies nationale de santé, de recherche énergétique, de développement durable) et sur notre développement industriel (plans de la nouvelle France industrielle et concours mondial d’innovation).

La loi prévoit un bilan et une révision de la stratégie nationale de recherche tous les cinq ans.

avant-propos

«Investir dans le savoir, c’est préparer la France de demain»

François Hollande, Président de la République, Collège de France (2 février 2013)

Des Assises à la stratégie nationale de recherche

2014

2015

2012 2013

26-27 nov. 2012 Assises nationales de l’enseignement supérieur et de la recherche après 6 mois de concertation

22 juil. 2013 Inscription de la stratégie nationale de la recherche dans la loi relative à l’enseignement supérieur et à la recherche

Déc. 2013 Mise en place du Conseil stratégique de la recherche par le Premier ministre

Mars 2015

Publication de la SNR - France Europe 2020 et la SNR - Rapport de propositions et avis du Conseil stratégique de la recherche 10 avr.- 23 mai 2014 Consultation publique sur internet (200 contributions écrites)

9-10 avr. 2014 Restitution des travaux des ateliers de la stratégie nationale de recherche (10 groupes de travail - 400 personnes consultées) Juin 2014 - Fév. 2015

Examen des propositions de la stratégie nationale

de recherche par le Conseil stratégique de la recherche

LOI

SNR SNR

Une recherche française qui rayonne à l’international

5 ^e

rang des pays de l’OCDE pour l’effort de recherche

(2,23 % du PIB consacré à la dépense intérieure de R&D en 2013)

6 ^e

rang mondial pour

les publications scientifiques

EN 10 ANS... ^x 8 x 4 ^x 1

Médailles Fields Prix Turing Prix Nobel

— mission

Philae/Rosetta

— implantation d’un

cœur artificiel

— premiers dispositifs de diagnostic et vaccins contre

Ebola

— avancées dans la lutte contre le

Sida,

^contre

le

cancer

avec des thérapies plus personnalisées et moins intrusives

SUCCÈS 2014...

Prix Lasker Prix Breakthrough

x 3

Médaille Fields

x 1

Prix Kavli

x 1

x 1

x 1

Prix Nobel

Dans le cadre du programme européen Horizon 2020, la politique globale de recherche et d’innovation comporte trois volets :

„ l’encouragement de l’excellence scientifi que

„ l’appui au développement des innovations industrielles

„ la réponse aux défi s sociétaux

Partout dans le monde, les politiques, les organisations et les pratiques de recherche

s’intéressent à cette diversité d’objectifs complémentaires : le progrès de la connaissance, la réponse aux enjeux sociétaux et environnementaux

et l’appui au développement économique.

L’enjeu de la stratégie nationale de recherche est de répondre au défi permanent de la connaissance et aux défi s socio-économiques inédits de notre siècle : dérè- glement climatique, renouveau industriel, révolution numérique, vivre ensemble, sécurité alimentaire dans un monde à 9 milliards d’habitants… Dix défi s, identifi és en cohérence avec le programme européen Horizon 2020, ont ainsi fait l’objet d’un travail associant la communauté scientifi que, les partenaires socio-économiques, les pouvoirs publics, afin de préciser des orientations prioritaires de recherche permettant d’y répondre.

Selon les dispositions de la loi du 22 juillet 2013, ces orientations prioritaires ont vocation à être prises en compte dans la programmation de l’Agence nationale de la recherche et dans les contrats pluriannuels conclus avec les organismes de

10 déFiS

SociétaUX PoUr

LE XXI ^e  SIÈCLE

Défi 1 | Gestion sobre des ressources et adaptation au changement climatique

Dans le contexte de dérèglement climatique et de dégradation, voire parfois d’épuisement des res- sources naturelles, la gestion sobre des ressources concerne toutes les ressources utilisées ou plus généralement impactées par l’homme pour son alimentation, son énergie et son activité industrielle : les organismes vivants (micro-organismes, végétaux et animaux formant la biodiversité et la bio- masse), les eaux de surface et souterraines, les sols, l’air mais aussi les substances minérales ou orga- niques (matières premières, ressources énergétiques…). La gestion sobre et durable de ces ressources nécessite de comprendre les mécanismes qui régissent leur formation, leur fonctionnement et leur évolution, et de mieux prendre en compte les impacts potentiels de l’exploitation d’une ressource sur les autres. La maîtrise du risque climatique nécessite par ailleurs de développer une double approche de surveillance et de modélisation de notre climat, afi n d’améliorer les outils de prévision et de projection à long terme, pour évaluer les impacts potentiels du changement climatique et construire des stratégies d’adaptation des sociétés et des économies aux changements locaux et globaux.

Ce défi se place dans un contexte fortement structuré à l’échelle mondiale par des réseaux de recherche et d’expertise bien établis. La France dispose dans ce domaine de compétences scientifi ques recon- nues (4^e rang mondial en nombre de publications en sciences de l’atmosphère et 5^e pour les sciences de la Terre), d’une structuration nationale avec l’alliance de recherche Allenvi, et participe aux grandes initiatives internationales (GIEC¹, IPBES², GBIF³) et européennes (programmations conjointes sur l’eau, les océans, le climat et le changement climatique). Notre pays dispose également d’atouts pour se positionner sur le marché stratégique des services climatiques et environnementaux, avec notamment un avantage compétitif dans le domaine du spatial.

1 Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat.

2 Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and ecosystem Services.

3 Global Biodiversity information Facility.

DÉFI 1

Gestion sobre

des ressources et adaptation

au changement climatique

Défi 1 | Gestion sobre des ressources et adaptation au changement climatique

Orientations de recherche associées

ORIENTATION 1 / Suivi intelligent du système terre

Le suivi du système terre devra s’intensifier avec la mise en œuvre de dispositifs innovants et pérennes (infrastructures, capteurs, modèles, grandes masses de données) pour mieux connaître son fonctionnement et être en mesure de développer des services pour le monde économique et les politiques publiques (notam- ment informations climatiques et données environnementales en temps réel). Les nouveaux dispositifs d’observation et d’expérimentation seront intégrés dans des réseaux européens et/ou internationaux. Ils seront déployés au sol ou bien embarqués sur les flottes océanographique et aérienne, les infrastructures satellitaires, voire sur de nouvelles flottes à développer (drones…).

ORIENTATION 2 / Gestion durable des ressources naturelles

L’étude des ressources naturelles doit dépasser la vision en silo et disciplinaire des écosystèmes, de la biodiversité, de l’eau, des sols, des ressources du sous-sol, et des territoires, pour développer une vision plus globale. La recherche doit être renforcée sur l’analyse coût-bénéfice de l’exploitation des ressources, intégrant les effets sur l’activité économique et l’emploi, comme les effets sur la santé, l’environnement et la biodiversité. Elle doit viser un inventaire national actualisé des ressources « critiques », minérales et énergé- tiques, avec une vision de leur disponibilité, de leurs usages et des éventuels conflits d’usage.

ORIENTATION 3 / Évaluation et maîtrise du risque climatique et environnemental

Le dérèglement climatique associé à la densification de l’occupation des sols et l’augmentation des popu- lations rend la prévision des aléas climatiques et environnementaux insuffisante pour évaluer et maîtriser les risques : il faut renforcer notre compréhension de l’impact de ces aléas, par des recherches intégrant le couplage des risques naturels, technologiques et industriels. Il s’agira de documenter les zones à risques et d’évaluer les impacts d’un événement hydro-climatique ou toxicologique dangereux, de développer les ser- vices de prévision pré-opérationnels et de valider de nouveaux tests toxicologiques et écotoxicologiques.

Il sera également nécessaire d’étudier l’adaptabilité des écosystèmes et d’analyser l’impact économique de leur dégradation.

ORIENTATION 4 / Éco et biotechnologies pour accompagner la transition écologique

La recherche sur les éco et biotechnologies devra être encouragée afin de contribuer au développement d’industries à faible impact environnemental (faible utilisation des ressources, meilleure efficacité, techno- logies curatives). En particulier, l’analyse de cycle de vie constituera un socle méthodologique à affiner pour l’adapter aux questions particulières des écosystèmes et de leur gestion.

ORIENTATION 5 / Le « laboratoire » littoral

Le littoral fournit un laboratoire naturel où se concentrent de nombreux risques d’origine naturelle ou anthro- pique, avec des enjeux liés aux ressources du sous-sol, aux ressources primaires biologiques, à l’énergie et au transport, au développement de l’urbanisme, à l’aménagement du territoire et au tourisme, à la préser-

Défi 1 | Gestion sobre des ressources et adaptation au changement climatique

Face à l’accroissement des besoins énergétiques au niveau mondial et aux contraintes fortes imposées par la lutte contre le dérèglement climatique, il est impératif de penser un modèle énergétique fondé sur une plus grande sobriété, une meilleure effi cacité et l’utilisation croissante des énergies renouve- lables. Ce modèle nécessitera de faire évoluer le système actuel, fondé sur les grands réseaux, vers un système plus décentralisé et assurant une meilleure valorisation des sources locales. Les trajectoires de transition reposent sur une combinaison complexe de changements de comportements, d’évolution des concepts scientifi ques fondamentaux et d’innovation technologiques. Elles supposent une trans- formation progressive, en raison de l’importance des investissements requis, conciliant le soutien à la compétitivité des fi lières existantes et l’émergence de nouvelles fi lières.

Ce défi et ses orientations forment le socle de la nouvelle stratégie nationale de recherche dans le domaine de l’énergie (SNRE), prévue par la loi sur la transition énergétique pour la croissance verte.

La France dispose dans le domaine de l’énergie d’un tissu académique, d’organismes de recherche et d’innovation ainsi que de structures de formation, au meilleur niveau mondial. Le secteur de la recherche et développement est déjà bien structuré avec une alliance nationale de recherche, Ancre, et au niveau territorial, cinq pôles de compétitivité dédiés, ayant su tisser des liens forts avec les grands acteurs industriels internationaux du secteur de l’énergie mais aussi avec des PME et ETI.

Une énergie propre, sûre et effi cace

DÉFI 2

Défi 2 | Une énergie propre, sûre et efficace

Orientations de recherche associées

ORIENTATION 6 / Gestion dynamique des systèmes énergétiques

Les sources d’énergie renouvelable de plus en plus nombreuses, diversifiées et localisées, nécessitent une recherche sur les moyens d’intégration efficace et dynamique de ces énergies dans les réseaux de distribu- tion, grâce à des solutions techniques combinant de façon optimale les sources d’énergie « bas carbone », souvent irrégulières, avec des sources d’électricité programmables. Cela suppose de développer différents vecteurs énergétiques, les technologies de stockage et de conversion, ainsi que des réseaux d’énergie intel- ligents et sûrs permettant de distribuer l’électricité au niveau local, comme de la transporter via les grands réseaux européens.

ORIENTATION 7 / Gouvernance multi-échelles des nouveaux systèmes énergétiques

Il s’agira de s’interroger sur les besoins d’évolution des politiques locales, territoriales, nationales et euro- péennes, sur l’évolution de la régulation des marchés, pour concevoir une gouvernance efficace et équitable prenant en compte un nombre croissant de petits producteurs. Pour cela, il sera nécessaire de travailler à l’op- timisation des interfaces entre les différentes échelles, du local au global. Les modes de gouvernance pren- dront en compte la gestion des énergies au niveau du territoire et leur articulation avec le national, ils devront inclure les coûts des systèmes énergétiques et anticiper les impacts sur les entreprises et les particuliers.

ORIENTATION 8 / Efficacité énergétique

Les efforts de recherche et d’innovation doivent être poursuivis pour limiter les besoins énergétiques dans les secteurs du bâtiment, des transports et des systèmes productifs. Pour être efficaces, les solutions développées devront combiner différentes technologies innovantes (nouveaux isolants, récupération de chaleur, optimisation des moteurs, compteurs intelligents…), une évolution des comportements d’acteurs, des logiques collectives et des dispositifs d’incitation et de diffusion.

ORIENTATION 9 / Réduction de la dépendance en matériaux stratégiques

Réduire le besoin et l’usage des matériaux stratégiques pour les systèmes énergétiques passe par la mise en place d’une réflexion sur la chaîne allant de leur extraction à leur recyclage en passant par leur utilisation.

Il faudra regrouper les compétences sur ces trois volets afin de soutenir l’émergence d’une filière durable (méthodes de production et de recyclage innovantes et propres). Cela supposera notamment d’étudier les comportements de ces matériaux sous sollicitations multiples, de trouver des matériaux de substitution, d’optimiser les rendements et les durées de vie.

ORIENTATION 10 / Substituts au carbone fossile pour l’énergie et la chimie

La production de biocarburants et les applications issues de la chimie biosourcée n’en sont qu’à leur début.

Pour que ces filières de substitution soient durables, il faudra rompre avec des raisonnements de spécialité et penser le procédé chimique ou le biocarburant à la lumière des applications concurrentes, de l’échelle (locale ou non) à laquelle la ressource et le produit sont mobilisés et utilisés, de ses conditions d’obtention, des

Défi 1 | Gestion sobre des ressources et adaptation au changement climatique

La France a connu, depuis les trente dernières années et singulièrement depuis la dernière décennie, un processus de désindustrialisation plus accentué que d’autres pays de l’OCDE. La part de l’industrie manufacturière dans la production est désormais de l’ordre de 10 % du PIB, derrière le Royaume-Uni et l’Allemagne (22 %). La destruction en France d’environ un million d’emplois industriels en 15 ans résulte en particulier d’une compétitivité hors-coût insuffi sante pour nous diff érencier de pays à plus bas coût de production, en particulier des pays émergents. Notre renouveau industriel, essentiel pour la crois- sance et la création d’emplois durables, dépendra donc fortement de notre capacité d’innovation pour monter en gamme nos produits et services, et créer de nouveaux secteurs d’activités.

Outre l’eff ort de R&D spécifi que à chacune des fi lières industrielles, le renouveau industriel repose sur un socle de technologies diff usantes à l’ensemble de l’industrie, ainsi que sur des innovations dans les modes de conception et de production.

Le rapport Gallois sur la compétitivité française, remis au gouvernement en novembre 2012, rappelle que le niveau de notre recherche fait partie des atouts de la France. Notre pays dispose en particulier d’une recherche de grande qualité dans les disciplines qui fondent les sciences de l’ingénieur (mathématiques, physique…), de formations et d’un savoir-faire technologique de haut niveau dans les domaines de la chimie, la physico-chimie des matériaux et l’ingénierie, ainsi que de dispositifs de soutien à la recherche collaborative (pôles de compétitivité, IRT, PRTT…) et à la recherche contractuelle (dispositif Carnot).

Le renouveau industriel

DÉFI 3

Défi 3 | Le renouveau industriel

Orientations de recherche associées

ORIENTATION 11 / Usine numérique

L’utilisation des outils numériques dans l’industrie a été génératrice de gains d’efficacité majeurs, que ce soit en ingénierie de la conception, pour le pilotage des dispositifs de production, ou grâce à un partage plus fluide de l’information. Il s’agira de poursuivre cette dynamique par des recherches sur l’usage du numérique pour amé- liorer l’efficacité de l’ensemble des fonctions de l’usine et de ses interactions avec les partenaires extérieurs, dont potentiellement les clients finaux. Ces efforts de recherche devront s’intégrer dans une vision globale du processus de production, pour assurer une chaîne cohérente et collaborative de la conception au produit fini.

ORIENTATION 12 / Usine verte et citoyenne

Dans un monde de ressources rares et de plus en plus chères (énergie, matière première, eau, air, sol…), l’usine du futur devra être économe et responsable. La recherche visera à concevoir des systèmes industriels intégrés de gestion de l’énergie, des matières premières et des risques. Ces systèmes s’inscriront dans une logique d’économie circulaire et d’éco-conception, en prévoyant l’économie des matières premières, le recy- clage des rejets d’un procédé en vue d’un autre usage, et les matières de remplacement pour les ressources non durables.

ORIENTATION 13 / Procédés de fabrication flexibles, centrés sur l’homme

Il s’agira d’inventer et de déployer à grande échelle des modes de fabrication flexibles, capables de s’adapter aux besoins des clients, ainsi que des systèmes de contrôle des dispositifs de production simples et ergo- nomiques (coopération homme-machine, cobotique industrielle). Ce nouveau domaine nécessite de faire collaborer les chercheurs en sciences de l’ingénieur et les chercheurs en sciences humaines et sociales sur l’organisation des systèmes de production et l’ergonomie.

ORIENTATION 14 / Conception de nouveaux matériaux

Les produits du futur seront de plus en plus complexes, associant différents matériaux permettant de combi- ner chaque avantage spécifique dans le produit final (légèreté, conductibilité, résistance, dureté…). À la diver- sité croissante des composants de base s’ajoutent des combinaisons de plus en plus variées. Les procédés de mise en forme et de mise en œuvre de ces multi-matériaux (technologies d’assemblage, fabrication additive, poudres, traitements de surfaces…) représentent donc un enjeu majeur. Il conviendra également de caracté- riser ces nouveaux matériaux, de les valider et d’évaluer leur vieillissement et leur tolérance aux dommages.

ORIENTATION 15 / Capteurs et instrumentation

Il n’y a pas de machine ni de produit intelligent sans mesure physique fine, fiable et à coût économique accep- table. Cette orientation visera à soutenir le secteur de l’instrumentation et de la métrologie, très en pointe en France, pour répondre aux nouveaux besoins d’innovation de l’industrie. Les recherches consisteront principa- lement à concevoir et produire des micros capteurs, à les intégrer dans les matériaux et les procédés, ainsi qu’à imaginer et développer des systèmes de collecte et de traitement haute performance des données recueillies.

Défi 1 | Gestion sobre des ressources et adaptation au changement climatique

Le défi « santé et bien-être » concerne un large champ d’activités scientifi ques. La biologie et la phy- siologie concernent les mécanismes du vivant à diff érents niveaux : moléculaire, cellulaire, tissulaire, systémique et organique. L’intégration de ces diff érents niveaux, de la molécule aux populations, est nécessaire et crée des frontières avec les sciences de la matière, de l’environnement et les sciences humaines. La médecine décrit les maladies et les handicaps, propose des classifi cations nosologiques, et accède à une compréhension des désordres biologiques et fonctionnels afi n de les prévenir et de les corriger. La pharmacie, les biothérapies, les technologies pour la santé, et les interventions de santé publique conçoivent et évaluent des actions préventives, thérapeutiques ou compensatoires. Les déterminants environnementaux, sociaux et économiques des maladies et leurs retentissements sur la personne et la société, sont enfi n appréhendés par l’épidémiologie et les sciences humaines et sociales, notamment l’économie de la santé.

La recherche en santé est naturellement un enjeu majeur de politique publique, et un vecteur déter- minant de développement économique (industrie pharmaceutique, biotechnologies pour la santé…).

Les connaissances nouvelles en biologie ont un impact fort dans plusieurs domaines sociétaux, dont la santé bien-sûr, mais aussi l’agriculture, l’économie ou l’éducation. La formalisation du vivant et le déve- loppement d’outils nouveaux conceptuels ou méthodologiques pour l’analyse du vivant favoriseront l’ensemble des applications thérapeutiques et industrielles.

La France est au 5^e rang mondial pour la recherche biologique fondamentale, s’appuyant sur une forte tradition dans ce domaine, sur un système universitaire reconnu et des organismes de recherche qui, en liaison avec les universités et certaines grandes écoles, ont soutenu des travaux dans toutes les disci- plines biologiques. Le champ de la santé et du bien-être représente plus du tiers de l’ensemble des publi- cations scientifi ques françaises et concerne principalement trois alliances (Aviesan, Allenvi et Athena).

Santé et bien-être

DÉFI 4

Défi 4 | Santé et bien-être

Orientations de recherche associées

ORIENTATION 16 / Analyse multi-échelle de la diversité et des évolutions du vivant

Il s’agit d’identifier, de quantifier et de formaliser les propriétés de l’ensemble du vivant à différentes échelles (de la molécule aux populations) en faisant appel aux mathématiques, à la physique, la chimie, l’informatique et aux sciences humaines et sociales. L’enjeu est d’étudier les fonctions biologiques élémentaires et les différents niveaux d’intégration de ces fonctions au sein des systèmes biologiques. Ces études s’appuyant sur la diversité des modèles expérimentaux bénéficieront, en particulier, au développement de la biologie de synthèse et de la biologie des systèmes et contribueront à ouvrir des voies originales dans les domaines industriel, environnemental et médical.

ORIENTATION 17 / Traitement et collecte des données biologiques

Le traitement de grandes masses de données est devenu essentiel à la recherche en biologie et en médecine, une recherche qui repose sur une approche de plus en plus intégrée et systémique. Il s’agira donc de favoriser le développement de plateformes pour la collecte de données biologiques et d’imagerie, la constitution de cohortes de patients et l’ouverture des bases de données administratives à la recherche. Un effort particulier sera porté sur les processus d’innovation technologique et médicale qui permettent la collecte de données : développement de l’instrumentation pour le diagnostic, dispositifs et capteurs pour l’autosurveillance, recueil de données sociologiques…

ORIENTATION 18 / Réseau national de centres d’excellence pour la recherche et le soin

La mission première de ce réseau sera d’augmenter la qualité et l’attractivité de la recherche clinique, le nombre d’essais réalisés en France, grâce à une meilleure coordination entre les centres, en relation avec les partenaires industriels, et dans un contexte réglementaire simplifié mieux adapté aux évolutions méthodo- logiques et plus favorable à l’innovation.

Défi 1 | Gestion sobre des ressources et adaptation au changement climatique

La sécurité alimentaire consiste à assurer pour la population mondiale une alimentation saine, nutritive et en quantité suffi sante dans un contexte de réduction de l’empreinte écologique des productions agricoles et halieutiques. La sécurité alimentaire est menacée à terme par l’impact conjugué du chan- gement climatique, de l’augmentation de la population mondiale, estimée à 9 milliards d’individus en 2050, et de l’évolution des pratiques alimentaires. Ces trois facteurs exercent des pressions de plus en plus importantes sur les systèmes productifs : émissions de gaz à eff et de serre, dommages pour les sols et les eaux souterraines, épuisement de la ressource, concurrence pour les usages. Ils ont des répercussions possibles sur la santé.

Concevoir des systèmes alimentaires sains, nutritifs et durables, implique de mobiliser les recherches sur l’alimentation, les systèmes productifs et la bioéconomie en faisant appel à de nombreuses disci- plines, de la biologie aux sciences humaines et sociales, en passant par la chimie et la physique pour les procédés de transformation de la biomasse. Les approches scientifi ques doivent atteindre une maturité technologique suffi sante pour aller jusqu’à l’échelle industrielle.

La France, dont l’agriculture est une des premières d’Europe, doit s’appuyer sur une recherche béné- fi ciant d’une importante notoriété scientifi que, largement intégrée au sein des réseaux européens et mondiaux (initiatives européennes de programmation conjointes sur l’agriculture, la sécurité alimen- taire et le changement climatique, Wheat initiative…) et, via l’INRA, au projet d’agro-écologie porté par la loi d’avenir pour l’agriculture, l’alimentation et la forêt. La recherche collaborative est également développée à travers une dizaine de pôles de compétitivité et de nombreux partenariats public-privé.

Sécurité alimentaire et défi  démographique

DÉFI 5

Défi 5 | Sécurité alimentaire et défi démographique

Orientations de recherche associées

ORIENTATION 19 / Alimentation saine et durable

Le socle de nos connaissances fondamentales sur l’alimentation humaine devra être révisé à la lumière de l’étude du microbiote humain participant à la digestion. Les connaissances sur la manière dont ces microbes décomposent les aliments en molécules assimilables par l’organisme vont en effet changer notre regard sur les liens entre régimes alimentaires et santé des populations. Il conviendra pour cela de poursuivre les recherches visant à mieux connaître ces populations de microbes, et de développer les nouvelles technologies (méta- génomique, métabolomique) pour explorer leurs fonctions et, de là, mesurer et suivre l’état nutritionnel de l’être humain. S’agissant de la durabilité de la production de notre alimentation, les chaînes de transformation, stockage, et approvisionnement des aliments devront être ré-évaluées sous l’angle de leur consommation énergétique : les procédés de transformation et de stockage consommateurs d’énergie devront être amélio- rés et des procédés alternatifs recherchés.

ORIENTATION 20 / Approche intégrée des systèmes productifs

Industriels, laboratoires de recherche et groupes d’agriculteurs sont à l’origine de multiples innovations technologiques ou organisationnelles, mais ces approches sont très compartimentées par filières (animale, végétale, mécanique agricole). Il est nécessaire de développer une approche intégrée des systèmes produc- tifs, grâce à l’évaluation de leur regroupement dans un système global instrumenté, permettant d’identifier les contraintes, les avantages et les risques de ces innovations, ainsi que leurs synergies possibles. Par ailleurs, l’agro-écologie reste largement à inventer : il est nécessaire de mieux comprendre et mesurer ce que les écosystèmes peuvent apporter aux systèmes de production et comment les utiliser sans les déséquilibrer. Ces études s’appuieront sur l’expérimentation, l’observation et les approches comparatives. La biologie prédictive sera aussi largement sollicitée et les travaux seront menés à l’échelle de l’individu, de la parcelle, du troupeau ou de l’exploitation agricole, mais également au niveau du territoire dans des approches systémiques. On s’at- tachera à concevoir les outils d’évaluation multicritères permettant d’apprécier les différentes composantes de la durabilité de ces systèmes et les coûts de transaction.

ORIENTATION 21 / De la production aux usages diversifiés de la biomasse

Optimiser l’usage total de la biomasse en fonction de ses diverses transformations possibles (aliments, matériaux, énergie), en évitant notamment la concurrence avec l’usage alimentaire, est un enjeu central pour le développement de la bioéconomie. Il est nécessaire pour cela de développer une vision intégrée s’appuyant sur les nouveaux outils de modélisation des systèmes complexes. Ces outils permettront de prendre en compte les jeux d’acteurs, le fonctionnement des écosystèmes, les échanges, et de prendre des options au plan politique. Les recherches s’attacheront également à réévaluer dans ce cadre les procédés technologiques et biologiques existants, notamment pour la transformation des aliments, à lever les verrous technologiques et scientifiques liés au bio-raffinage et, enfin, à développer les concepts, méthodes et outils de la biologie de synthèse.

Défi 1 | Gestion sobre des ressources et adaptation au changement climatique

Les villes et leurs infrastructures de transport sont des systèmes complexes, à la fois physiques, écologiques, techniques et sociétaux. Aussi la recherche de solutions équilibrées et durables doit-elle être pluridisciplinaire, impliquant non seulement les technologies, les nouvelles solutions et usages numériques, la sociologie et l’économie, mais également l’architecture, le design, l’étude des compor- tements… Cette recherche de solutions doit s’eff ectuer aussi bien à l’échelle des matériaux que des bâtiments, des quartiers, de la ville et de la région, mais également à diff érentes échelles de temps : quotidiennes, générationnelles ou séculaires. Pour cela, il faut être capable de modéliser les fl ux de matières, d’énergies, mais aussi de personnes et d’informations à l’intérieur et entre chacun de ces niveaux. La démarche doit également être multi-acteurs et impliquer les habitants et les aménageurs afi n que les solutions proposées intègrent les innovations de manière optimale, qu’elles soient adap- tées localement et qu’elles assurent la cohésion sociale. Ces solutions devront également prendre en compte la sécurité et la sûreté de l’ensemble du système et permettre la restauration effi cace (rési- lience) du fonctionnement en cas de panne ou de dégradation involontaire ou malveillante.

La recherche française sur la ville durable est structurée notamment autour du pôle de compétitivité Advancity, de l’ITE Effi cacity et du projet d’Institut de la ville durable. La fi lière rénovation urbaine et ville durable se met tout juste en place en France, mais bénéfi cie d’ acteurs économiques reconnus au niveau mondial, notamment sur les technologies et les services de mobilité et la gestion de l’eau, et sur l’intégration des technologies numériques.

Transports et systèmes urbains durables

DÉFI 6

Défi 6 | Transports et systèmes urbains durables

Orientations de recherche associées

ORIENTATION 22 / Observatoires de la ville

Pour compléter les bases de données existantes et les données des enquêtes et comparatifs internationaux, il s’agira de développer des observatoires pour fournir des informations sur le bâti, les systèmes et les flux urbains d’énergie, de matières et de personnes. Ces observatoires favoriseront des approches interdisci- plinaires pour la mobilisation de tous les acteurs concernés autour de la réalisation de diagnostics, de modélisations et de scénarios prospectifs. Ils permettront également d’évaluer l’intégration urbaine dans le système régional et international, d’évaluer les politiques publiques et de tester les solutions inventées.

ORIENTATION 23 / Nouvelles conceptions de la mobilité

Il s’agira de concevoir de nouvelles manières de se déplacer combinant divers modes de mobilité et s’ap- puyant sur des innovations technologiques et organisationnelles. Cet objectif se décompose en deux axes de recherche. Le premier est celui de la conception de nouveaux véhicules innovants à empreinte environne- mentale réduite (mini-véhicules, aéronefs électriques, drones) et à usages multiples basés sur de nouveaux concepts d’automatisation, de délégation accrue, de connectivité et de gestion des trafics. Le second est celui de la production des ruptures technologiques ou organisationnelles pour répondre à la problématique du « dernier kilomètre » et changer le point de vue des acteurs impliqués dans la mise en place de systèmes partagés tels que le co-voiturage, l’auto-partage, ou l’interfaçage des transports.

ORIENTATION 24 / Outils et technologies au service de la ville durable

Il conviendra de développer pour les maîtres d’ouvrages de nouveaux instruments de mesure et outils numé- riques de conception permettant de réaliser des systèmes urbains à faible empreinte environnementale, non plus à l’échelle du bâtiment, mais à l’échelle d’un quartier. Par ailleurs, l’effort d’innovation devra être main- tenu dans les technologies et outils permettant d’optimiser l’efficacité énergétique et environnementale des bâtiments : pompes à chaleur, systèmes de production de froid, nouveaux matériaux d’isolation, système d’évacuation des déchets ou contrôle de la qualité de l’air intérieur et de l’eau…

ORIENTATION 25 / Intégration et résilience des infrastructures et des réseaux urbains

Pour optimiser leur mise en place et leur usage, il est nécessaire de développer les concepts et outils permettant une vision intégrée des différents réseaux urbains (eau, gaz, électricité, télécommunications, transports) dès la phase de conception. Il s’agira également de développer des solutions d’adaptation et de résilience face aux risques d’aléas techniques, sociaux ou climatiques.

Défi 1 | Gestion sobre des ressources et adaptation au changement climatique

Les sciences et technologies du numérique se situent désormais au cœur d’enjeux économiques, sociaux et humains majeurs. Les circuits intégrés sont devenus omniprésents : au-delà des ordinateurs et téléphones mobiles, ils ont investi une large gamme d’appareils utilitaires, domestiques ou de loisir. La connectivité de l’ensemble de ces appareils à diff érents réseaux de télécommunication, et in fi ne à internet, est devenue la norme ou est en passe de le devenir. Les systèmes d’information sont aujourd’hui des éléments critiques pour le fonctionnement des entreprises, des institutions, et des grandes infrastructures publiques (trans- port, eau, énergie…), posant des questions de sécurité et de souveraineté. La maîtrise des technologies matérielles, logicielles et de réseaux, est par conséquent un enjeu plus stratégique que jamais, pour notre autonomie comme pour notre compétitivité. Pour l’exercice de la science, plusieurs technologies numériques sont par ailleurs devenues des enjeux majeurs : le traitement de grandes masses de données en biologie, physique, astrophysique, observation de la Terre ou SHS, le calcul intensif pour la simulation dans la plupart des disciplines, les technologies d’objet connecté pour l’observation scientifi que…

Les avancées des sciences et technologies du numérique reposent sur les progrès en micro-nanoélec- tronique, en informatique, en mathématiques. Pour couvrir les diff érents champs de recherche et d’ap- plications, leurs chercheurs doivent nouer des collaborations rapprochées avec toutes les disciplines et tous les secteurs d’activité.

La France dispose d’un réseau de recherche de grande qualité, regroupé au sein de l’alliance nationale de recherche Allistene, qui se situe au 5^e rang mondial par sa production scientifi que en 2012. L’ensemble des chercheurs peut par ailleurs s’appuyer sur une infrastructure numérique dense et fi able grâce à des opérateurs de réseau de communication et de calcul à hautes performances (Renater et Genci).

La France bénéfi cie enfi n d’un tissu industriel et de services de grande technicité, avec des groupes internationaux et plusieurs milliers de PME, notamment dans les systèmes embarqués, et des pôles de compétitivité de premier plan dans le numérique.

Société de l’information et de la communication

DÉFI 7

Défi 7 | Société de l’information et de la communication

Orientations de recherche associées

ORIENTATION 26 / 5

^e

génération des infrastructures réseaux

Au cœur des enjeux numériques du xxi^e siècle, la levée des verrous scientifiques et techniques pour le déve- loppement de la 5^e génération des infrastructures réseaux sera un challenge de premier ordre pour l’Europe.

Au-delà de la mobilité, cette génération d’infrastructure numérique portera le déploiement à grande échelle de l’internet des objets, sera le socle numérique de la ville intelligente, de la route intelligente, des nouveaux systèmes d’énergie… Il s’agit d’un enjeu à la fois économique et de souveraineté.

ORIENTATION 27 / Objets connectés

La révolution des objets connectés nécessite des recherches au niveau matériel, par exemple en électronique très basse consommation ou en matière de protocoles de communication, et au niveau logiciel, notamment sur les logiciels embarqués et les architectures logicielles distribuées. La recherche sur les problématiques de protection des données devra également être développée pour garantir la confiance dans l’espace numérique.

ORIENTATION 28 / Exploitation des grandes masses de données

La recherche sera encouragée sur les moyens de collecte, de stockage et de traitement des grandes masses de données. Les enjeux principaux concernent la diversification des dispositifs et réseaux de collecte de don- nées, le développement d’algorithmes adaptés à la fouille intelligente de très grandes masses de données non structurées, parfois délocalisées, et l’optimisation des moyens matériels de calcul nécessaires à ces algorithmes (architectures de calcul haute performance, avec une attention particulière à l’optimisation de la consommation énergétique).

ORIENTATION 29 / Collaboration homme-machine

Il s’agira de revoir l’interaction homme-machine à la lumière du comportement naturel humain et des progrès dans l’autonomie décisionnelle et opérationnelle des machines. Afin de développer une réelle collaboration entre l’homme et la machine, la recherche sur les processus d’auto-apprentissage entre homme et machine doit être amplifiée, la machine devant s’adapter aux aspects imprévisibles des comportements de l’opéra- teur, et développer une plus grande richesse d’interactions pour des automatismes « intelligents ».

Défi 1 | Gestion sobre des ressources et adaptation au changement climatique

Ce défi vise à identifi er les ressorts de l’évolution de nos sociétés, qu’il s’agisse des processus d’inno- vation, des dynamiques d’intégration, ou plus généralement de l’adaptation aux évolutions mondiales et aux crises internationales. Les profondes transformations que connaissent nos sociétés, révolution- nées par le numérique ou la globalisation, bouleversent les repères et modifi ent la façon dont les indivi- dus s’organisent et interagissent avec leur environnement naturel, socioéconomique et socioculturel, ce qui nous interroge sur les évolutions à apporter en retour à nos institutions. Un intérêt particulier sera porté aux travaux permettant de comprendre les leviers sur lesquels agir pour permettre à notre société d’off rir le meilleur cadre d’intégration, lutter contre les inégalités et assurer son développement économique. Dans ce cadre, l’innovation est souvent perçue comme porteuse de risques, parfois réels, d’engendrer des inégalités. L’objectif est d’analyser les conditions d’un processus d’innovation effi cace, dont les retombées doivent à terme bénéfi cier à l’ensemble des membres de la société dans une perspective de développement durable. L’enjeu est également d’analyser les évolutions sociales, éducatives et culturelles à fort potentiel d’adaptation et d’intégration, et de questionner le rapport complexe entre informations et décision au sein d’une société de l’information qui a démocratisé les savoirs et fait émerger de nouveaux modes d’interactions collectives.

La réalisation de ces objectifs implique une double approche, à la fois qualitative dans le travail d’ana- lyse, et quantitative par l’acquisition et la mise à disposition de données en sciences humaines et sociales, notamment les données au croisement avec d’autres sciences comme les sciences du vivant et les sciences et techniques de l’information et de la communication.

Sociétés innovantes,

intégratives et adaptatives

DÉFI 8

Défi 8 | Sociétés innovantes, intégratives et adaptatives

Orientations de recherche associées

ORIENTATION 30 / Étude des cultures et des facteurs d’intégration

Dans le contexte de la globalisation, les pouvoirs publics et les entreprises ont un besoin vital de mieux connaître et comprendre la diversité des cultures, à la fois dans leur profondeur historique, leurs langues et religions, leurs structures sociétales et institutionnelles, dans la manière dont elles évoluent et intera- gissent. Entre autres enjeux, il est essentiel d’analyser les facteurs de cohésion sociale, de développement économique et de bien-être, en s’intéressant en particulier aux rôles et aux formes que prennent l’accep- tation ou l’aversion au risque. Une importance particulière sera portée aux dispositifs de recherche per- mettant de comprendre les leviers sur lesquels agir pour permettre à notre société d’offrir le meilleur cadre d’intégration, lutter contre les inégalités et favoriser le développement économique.

ORIENTATION 31 / Nouveaux indicateurs de la capacité à innover

Déterminer ce qui fonde la capacité des sociétés à innover nécessite l’élaboration de nouveaux indicateurs de l’activité scientifique et d’innovation, de la capacité de l’éducation à valoriser l’initiative, l’expérimentation et la créativité, et l’identification des modalités les plus efficaces de transmission des connaissances tacites.

Pour cela, il convient d’étudier à la fois les comportements individuels face aux risques et les attitudes sociales vis-à-vis du progrès, de la recherche et de la science, mais aussi les représentations du risque et le rôle que joue le système scolaire, et en particulier la stigmatisation de l’échec. Ces travaux devront s’appuyer sur de grandes infrastructures existantes en sciences sociales comme l’European Social Survey (ESS), pour étudier les mécanismes sous-tendant la confiance en l’avenir et la capacité à s’y projeter.

ORIENTATION 32 / Disponibilité des données et extraction de connaissances

Les grandes masses de données et les questions associées constituent un champ nouveau et central qui suppose une forte interdisciplinarité avec les STIC. Les recherches devront porter sur la manière d’extraire des connaissances des flux d’informations non hiérarchisées. L’accent sera mis sur l’enrichissement et la création de bases de données européennes ouvertes permettant de travailler sur des cohortes de grande taille et d’effectuer des comparaisons.

ORIENTATION 33 / Innovations sociales, éducatives et culturelles

L’étude des innovations sociales, éducatives et culturelles constitue un champ nouveau qui permettra de favoriser l’adaptation de l’ensemble de la population aux transformations de la société. En particulier, il sera nécessaire de développer de nouvelles méthodologies présentant une dimension comparative rigoureuse et de nouveaux référentiels, pour évaluer le progrès social en tenant compte des variables subjectives comme le bien-être ressenti. Des infrastructures nationales et transnationales dédiées, du type des enquêtes SHARE (Survey of Health, Ageing and Retirement in Europe) ou ESS, devront être développées. Les recherches porteront sur des thématiques aussi différentes que les dispositifs d’enseignement innovants ou les repré- sentations sociales, leur dynamique et leur diffusion.

Défi 1 | Gestion sobre des ressources et adaptation au changement climatique

L’espace cristallise de nombreux enjeux : de souveraineté et d’autonomie tout d’abord, liés aux ques- tions de défense, de relations internationales, de gestion de crise, mais aussi des enjeux de recherche technologique, de connaissances scientifiques concernant l’univers, le système solaire, la planète Terre, l’origine de la vie, l’environnement, le changement climatique avec les enjeux sociétaux associés.

Il s’agit également d’enjeux de développement économique et industriel, en particulier avec les possibi- lités ouvertes en matière de télécommunications et de géolocalisation. À ce titre, son développement sollicite des compétences dans tous les domaines scientifi ques, et repose sur un secteur technologique et industriel de pointe, reconnu internationalement. L’espace joue également le rôle d’un grand labora- toire de R&D pour la science et la recherche technologique dans des conditions extrêmes : les verrous technologiques que la recherche spatiale contribue à lever bénéfi cient ensuite à de nombreux secteurs, avec un transfert qu’il faut continuer à améliorer.

L’ambition spatiale de la France est de conserver l’excellence de sa fi lière dans la compétition mondiale, et, fort de sa position de première nation spatiale européenne et de 2^e nation au monde après les États-Unis (en eff ort public par habitant), de poursuivre son rôle moteur dans l’Europe de l’espace. Ces objectifs sous-tendent la stratégie spatiale de la France, développée dans les documents «Une ambi- tion spatiale pour l’Europe : vision française à l’horizon 2030», coordonnée par le Centre d’analyse stra- tégique, «Stratégie spatiale française» coordonnée par le MENESR. La feuille de route technologique française sur les satellites de télécommunications et les satellites d’observation est discutée au sein du Comité de concertation État-Industrie : le CoSpace, mis en place et animé par la secrétaire d’État à l’enseignement supérieur et à la recherche, avec les ministres en charge de la défense et de l’industrie.

Une ambition spatiale pour l’Europe*

DÉFI 9

* Pour mémoire, le programme spatial est traité dans le cadre de la stratégie du CNES.

Défi 9 | Une ambition spatiale pour l’Europe

Orientations de recherche associées

ORIENTATION 34 / Chaîne de services dans l’observation de la terre

Il s’agira de renouveler des infrastructures spatiales essentielles aux services opérationnels d’observation pour l’environnement et de les pérenniser en les intégrant, ou associant, au dispositif européen Copernicus ; de participer aux missions scientifiques de l’ESA (Earth Explorer) et à des coopérations bilatérales complé- mentaires (États-Unis, Inde, Chine…) ; de valoriser les données et de participer à la modélisation du change- ment climatique et de ses impacts ainsi qu’à l’évaluation des politiques d’adaptation.

ORIENTATION 35 / Compétitivité des secteurs des télécommunications et de la navigation

Assurer la compétitivité des satellites de télécommunication nécessitera de développer de nouvelles plate- formes à propulsion électrique et de préparer des ruptures à moyen terme, notamment dans les technolo- gies photoniques et les liaisons optiques à haut débit bord-sol. Il faudra également poursuivre le déploiement et mettre en service le système Galileo et les applications associées.

ORIENTATION 36 / Composants critiques

La non-dépendance technologique et la sécurité d’approvisionnement en composants électroniques critiques représentent les conditions de base pour un développement durable de l’industrie spatiale européenne. Il s’agira donc de porter un effort de recherche et d’innovation spécifique pour assurer la plus grande indépendance possible de l’Europe et de la France via des filières industrielles pérennes pour les composants critiques.

ORIENTATION 37 / Technologies pour l’observation et l’exploration de l’univers

Les recherches viseront notamment à développer des instruments de mesure et les méthodes permettant l’exploitation des données des recherches spatiales ainsi qu’à participer aux développements technolo- giques critiques pour le programme européen d’observation de l’univers et d’exploration du système solaire (notamment de Mars).

ORIENTATION 38 / Défense et sécurité du territoire

Il conviendra d’assurer le renouvellement des infrastructures utilisées pour des services opérationnels spécifiques pour la défense (observation optique à très haute résolution et/ou observation quasi-perma- nente, télécommunications sécurisées) et de développer des capacités nouvelles comme le renseignement d’origine électromagnétique ou l’infrarouge moyen.

Défi 1 | Gestion sobre des ressources et adaptation au changement climatique

Les recherches relatives à la liberté et à la sécurité des citoyens et résidents européens supposent une approche intégrée de la question du risque et de la menace. Le champ du défi recouvre, sans s’y limiter, l’ensemble des missions régaliennes de sécurité et de protection de l’État. La recherche concernée est aussi bien celle relative aux risques naturels qu’aux risques d’origine anthropique et, au sein de ces der- niers, ceux qui sont d’origine intentionnelle et les autres. Ce défi porte notamment sur la cyber-sécurité, la protection des infrastructures vitales et des réseaux, la surveillance des espaces maritimes, terrestres et aériens, la gestion des crises de toute origine (négligence ou malveillance, catastrophes d’origine naturelle ou accidentelle) et la sécurité du citoyen. Ceci recouvre la lutte contre le terrorisme et la cri- minalité, le secours aux personnes ainsi que la question de la collecte et de l’admissibilité de la preuve.

La recherche et l’innovation doivent réunir, au sein d’une démarche globale, des domaines scientifi ques peu habitués à travailler ensemble, comme les sciences de la nature, l’informatique, les sciences pour l’ingénieur et les sciences humaines et sociales (recherches relatives au comportement, droit et libertés publiques, respect de la vie privée), et des collaborations étroites avec la fi lière française des industries de sécurité.

La France dispose d’atouts pour relever ce défi . Les études relatives à la sécurité enregistrent une vive croissance de la production scientifi que du domaine : le nombre de publications a augmenté de 16 % entre 2002 et 2012. Par ailleurs, le tissu industriel correspondant est riche en entreprises capables d’intégrer et d’industrialiser les innovations (50 000 emplois hautement qualifi és et peu délocalisables).

Liberté et sécurité de l’Europe, de ses citoyens

et de ses résidents

DÉFI 10

Défi 10 | Liberté et sécurité de l’Europe, de ses citoyens et de ses résidents

Orientations de recherche associées

ORIENTATION 39 / Prévention et anticipation des risques et des menaces

Les questions de sécurité doivent être prises en compte dès le stade de conception des systèmes physiques ou numériques, notamment pour le dimensionnement des infrastructures et réseaux. L’être humain étant au cœur de ces systèmes, il sera indispensable d’étudier les comportements individuels et collectifs face au risque, mais aussi de déterminer les principes sur lesquels établir des règles et des normes de prévention à la fois efficaces et respectueuses des droits et libertés publiques.

ORIENTATION 40 / Approche intégrée de la gestion de crise

La gestion de crise demandera d’intégrer toutes les informations sur l’événement critique, son évolution probable, les capacités de réaction des acteurs… Pour que cette gestion soit efficace, il faudra développer la modélisation et la simulation des phénomènes critiques (événement naturel ou d’origine humaine), la capacité d’acquérir et de traiter en temps réel des données hybrides et multi-sources afin d’en extraire les informations pertinentes, et élaborer des outils d’aide à la décision fondés sur une évaluation du danger, et une interaction homme/machine appropriée.

ORIENTATION 41 / Résilience des systèmes de sécurité

Il conviendra de développer les fondements scientifiques et des méthodologies d’analyse de la résilience des systèmes complexes interconnectés que sont les systèmes de sécurité, et d’intégrer des processus de rési- lience dès le stade de leur conception. Cette recherche s’appuiera en particulier sur la théorie des réseaux, l’analyse des processus décentralisés, et les mécanismes de la coordination ; elle s’attachera également à développer les approches et outils d’aide à la conception de dispositifs résilients (tolérance aux défauts, aux sabotages, aux dégradations) ainsi que des méthodologies pour l’analyse ex post encore trop peu utilisée.

De l’ensemble des orientations de recherche issues de la concertation se dégagent plusieurs enjeux à fort impact potentiel¹, qui peuvent nécessiter des actions coor- données allant au-delà de la programmation de l’ANR et des objectifs établis avec les organismes de recherche.

Cinq enjeux ont été considérés comme devant être traités avec une urgence par- ticulière, compte tenu de la diversité de leurs impacts économiques et sociaux, des dynamiques internationales en cours, et de la maturité des actions envisagées :

„ l’explosion du volume de données numériques dans l’ensemble de la société et des domaines de la science, qui représentent un gisement exceptionnel de connaissances nouvelles et de croissance économique ;

„ le rôle premier de la science et de l’innovation dans l’analyse et la gestion du risque climatique, alors que la France va accueillir cette année la 21^e Conférence des parties et s’est donné l’objectif d’un accord international ambitieux ;

„ la révolution de notre compréhension du vivant sous l’eff et du développement de la biologie des systèmes, avec de nombreuses applications associées dans la santé, l’environnement, l’alimentation, la chimie ;

„ la nécessité de développer une off re de soins toujours plus innovante

et effi cace, grâce au développement d’approches thérapeutiques innovantes, de nouveaux protocoles de soins, et de modalités plus personnalisées de prise en charge des patients, avec la médecine de précision ;

„ l’importance de la connaissance des cultures et de l’homme, pour assurer le dialogue, analyser les ressorts de l’intégration et, à l’inverse, de la radicalisation, dans nos sociétés plus globalisées et interconnectées que jamais.

1 Les enjeux identifi és par les travaux préparatoires sont les suivants :

5 PROGRAMMES

D’ACTIONS

BIG DATA

Un gisement exceptionnel de connaissances et de croissance

Le volume de données numériques produites par notre société (entreprises, institutions publiques, système de santé, expériences scientifiques, réseaux sociaux, dispositifs connectés…), double tous les deux ans. Cet univers numérique devrait représenter 40 000 exabytes de données en 2020, soit 1 milliard de fois le volume de données collectées par le télescope Hubble en 20 ans d’observations de l’univers. L’information présente dans cet univers numérique constitue un capital immatériel d’une grande valeur pour la connaissance et un formidable gisement de développement économique : le plan big data de la Nouvelle France Industrielle vise un marché de 9 milliards d’euros et un potentiel de création ou maintien d’environ 140 000 emplois, dont 80 000 emplois nouveaux.

La France maîtrise les technologies matérielles et logicielles sur toute la chaîne de valeur, de leur collecte à leur exploitation en passant par l’indexation, le stockage, la visualisation, l’extraction de connaissances. Les technologies du big data représentent aujourd’hui un enjeu pour un grand nombre de secteurs économiques et pour la plupart des disciplines scientifiques (santé-biologie, environne- ment-climatologie, physique des particules, SHS…). L’objectif du programme est de contribuer à la pleine réalisation du potentiel de notre pays dans le domaine des données massives, en s’attachant à l’acceptation et l’appropriation de ces applications, et à la sécurité de données devenues un enjeu économique et social de plus en plus important.

Ce programme doit mobiliser des équipes pluridisciplinaires associant des chercheurs en sciences et technologies numériques (ingénierie de la connaissance, technologies matérielles et logicielles, réseaux et télécommunications, cyber-sécurité), des mathématiciens, des chercheurs en SHS, des experts des domaines applicatifs potentiels (transport, santé, environnement, marketing, services internet…).

AcTIONs RETENuEs

„ soutenir la recherche sur des solutions génériques d’analyse de grandes masses de

données non structurées, adaptées aux usages d’un large spectre de disciplines scientifiques, d’entreprises, d’institutions publiques

„ constituer des communautés interdisciplinaires sur l’utilisation des données massives pour répondre à des enjeux ciblés, scientifiques, économiques, environnementaux, sociétaux

„ Développer les infrastructures pour le stockage et le traitement de grandes masses de données dans les différentes disciplines scientifiques, en veillant à la cohérence des démarches et aux mutualisations possibles

„ Développer la formation de spécialistes de la gestion et usages des données (« data scientists »), et de l’extraction des connaissances (« knowledge scientists »), en formation initiale et en formation continue

SYSTÈME TERRE :

OBSERVATION, PRÉVISION, ADAPTATION

Organiser l’acquisition et l’exploitation des

données d’observation de la Terre pour anticiper les conséquences du changement climatique

À la veille de la 21^e conférence Paris Climat 2015, la compréhension et l’observation du système Terre, ainsi que les prévisions sur son évolution, apparaissent clairement comme un enjeu sociétal et écono- mique majeur. Dans un contexte marqué par le dérèglement climatique, la raréfaction et la dégradation de certaines ressources naturelles, il s’agit d’un préalable indispensable au développement durable de notre société. Il s’agit également d’évaluer les impacts du changement climatique pour construire des stratégies d’adaptation des sociétés et des économies à ces changements locaux et globaux. Il s’agit notamment d’imaginer et d’évaluer de nouveaux systèmes de production et de transformation durables, fondés sur une gestion sobre des ressources naturelles et énergétiques.

Le système Terre désigne l’ensemble des composantes de notre planète (atmosphère, océans et eaux continentales, sols et sous-sols, écosystèmes et biodiversité…) qui échangent en permanence des flux de matière et d’énergie, dont il faut comprendre le fonctionnement global et prévoir l’évolution, en tenant compte de l’action des sociétés humaines. L’objectif est de développer la science et les technologies nécessaires à la collecte d’informations (capteurs, navires, avions, drones, satellites), à la modélisation du système Terre, et la prévision de son évolution. Les satellites permettent déjà un suivi global et homogène sur de longues périodes, il s’agit désormais de couvrir des échelles allant du court au long terme et du local au global, en combinant des moyens d’observation in situ sur terre, sur mer, dans les airs et dans l’espace.

Ce programme doit mobiliser les sciences de la vie et de la terre, la physique, la chimie, les mathématiques et l’informatique, mais aussi les sciences humaines et sociales au travers de l’implication de l’homme par ses actions sociales, politiques ou économiques.

AcTIONs RETENuEs

„ créer et développer des technologies de rupture pour les infrastructures d’observation et les traitements de données associés, notamment dans le domaine de l’imagerie satellitaire et des technologies embarquées pour les réseaux de capteurs

„ Favoriser le développement des services climatiques et environnementaux, pour les prévisions météorologiques et l’évaluation des risques, le suivi des productions agricoles, la prévision

BIOLOGIE DES SYSTÈMES ET APPLICATIONS

Soutenir l’émergence de concepts nouveaux pour la compréhension du vivant et développer les applications médicales et industrielles

Dans les 10 ans à venir, l’étude des fonctions, historiquement centrale en biologie, évoluera vers l’étude des systèmes. Cette émergence de la biologie des systèmes repose sur l’utilisation de nouvelles théories et de nouveaux formalismes mathématiques, ainsi que sur des modélisations nécessitant de coordonner approches expérimentales et moyens informatiques. La formalisation du vivant et la biologie des sys- tèmes apporteront des concepts opérationnels nouveaux pour la médecine, ainsi que pour la biologie de synthèse et donc pour les industries bio-sourcées. C’est un domaine émergent dont les retombées économiques sont estimées à plusieurs milliards d’euros.

Le but poursuivi par ce programme est double : soutenir le progrès des connaissances en biologie des systèmes et biologie de synthèse, et développer leurs applications médicales (biotechnologies rouges, nouvelles approches thérapeutiques, toxicologie prédictive, médecine personnalisée…) et industrielles (biotechnologies blanches et vertes, valorisation de la biomasse, développement de matériaux et pro- duits bio-sourcés). L’enjeu dans le domaine médical est notamment de préparer l’évolution des pratiques vers une médecine de précision, dite personnalisée, qui repose sur l’analyse des données cliniques, biologiques et d’imagerie. L’enjeu du développement de la bioéconomie est pour sa part de répondre à la raréfaction de certaines ressources naturelles non renouvelables, et à l’objectif d’un modèle de production plus durable et respectueux de l’environnement. Un tel modèle de production a un impact sur de nombreuses filières, de l’agriculture à la chimie en passant par la pharmacie.

Il s’agit de mobiliser un nombre croissant d’équipes de recherche sur des projets concernant la bio- logie des systèmes, la biologie de synthèse et leurs applications, en soutenant les interactions entre biologistes, médecins, chercheurs en sciences et technologies numériques, chercheurs en sciences humaines et sociales.

AcTIONs RETENuEs

„ Structurer la communauté scientifique sur la biologie des systèmes et faciliter la formation des chercheurs du domaine (collège doctoral, formation continue…)

„ soutenir la création de centres multidisciplinaires en biologie des systèmes et biologie de synthèse, alliant la modélisation physique et mathématique à la biologie expérimentale, en assurant un couplage solide entre l’amont et l’aval dans les secteurs du médical,

de l’environnement, de l’alimentation et de la chimie

„ Faciliter l’acquisition des données de type « omiques » en vue de la modélisation du vivant, avec la création d’une plateforme de séquençage de grande capacité à visée médicale

AcTION RETENuE

DU LABORATOIRE AU PATIENT

Associer recherche en laboratoire, recherche clinique et innovation privée pour le bénéfice des patients

La santé représente un enjeu sociétal, social et économique majeur : la garantie de l’accès aux soins pour tous, la protection sociale, le coût des traitements, le coût de l’innovation dans un contexte où les entreprises doivent anticiper des mutations profondes sont autant de questions que nous devons résoudre. La compréhension et le traitement des maladies multifactorielles, chroniques, infectieuses, des pathologies émergentes, des maladies rares, des handicaps liés à l’allongement de la vie, mais aussi la prévention et le dépistage posent des questions aiguës de recherche fondamentale et de recherche clinique.

La recherche translationnelle en santé fait appel à des questions scientifiques relevant de manière indis- sociable de la recherche fondamentale, de la recherche clinique et de leur mise en œuvre dans l’offre de soins afin d’accélérer l’innovation médicale. La médecine translationnelle, « du laboratoire au patient », propose ainsi un modèle d’avenir, qui vise la mise en place d’approches thérapeutiques innovantes, de nouveaux protocoles de soins, et de nouvelles modalités, plus personnalisées, de prise en charge des patients. Elle requiert les efforts conjugués de l’ensemble des acteurs : chercheurs, médecins, indus- triels, mais aussi institutionnels et décideurs, et une forte structuration des équipes engagées.

Sa mise en œuvre demande principalement de décloisonner les activités en s’appuyant sur des structures favorisant le regroupement, sur un même site, de la recherche expérimentale et la recherche clinique. La mise en place de projets de recherche translationnelle compétitifs, associant les activités de recherche et de soins permettra de structurer la communauté d’acteurs, de favoriser le maintien en France des activités de R& D des industries de santé et de développer l’attractivité de la recherche clinique.